一、前言
柱塞式塑料注射成型机在日常使用过程中发现柱塞式塑料注射成型机的电气控制系统的控制速度低，可靠性差，维护工作量大，故障多且不易查找，严重影响生产，所以对柱塞式塑料注射成型机电气控制系统的改造已经成为必然。
二、柱塞式塑料注射成型机的工作原理
柱塞式塑料注射成型机用于热塑性塑料(聚苯乙烯、聚乙烯等)的成型加工，将原料通过加料调节器定量地加入料筒中，料筒外面加包有电加热圈，当注射柱塞向前移动时，使加入的塑料在被推挤向前的过程中逐渐加热、塑化，压实而积聚在料筒前端，柱塞继续前进，于是塑化的塑料在高压下经喷嘴注入冷的模具内，经保压后柱塞退回，塑化的原料中冷模具内很快凝固成型为制品。
三、电气控制系统存在的问题
柱塞式塑料注射成型机的电气控制系统由交流接触器、中间继电器、时间继电器等组成的传统继电逻辑控制系统，且采用固定接线的方式来完成控制功能。这样对生产工艺工程变更的适应性差。当生产工艺需要改变时，只能更改电气控制箱内各继电器，并且需要重新布线。而且现有控制系统的控制速度低，可靠性差，触点多，故障点多，维护工作量大。
四、电气控制系统的改造方案
鉴于以上对电气控制系统所存在问题的分析，改造后的控制系统应该能够很好的适应生产工艺的需求，提高运行的稳定性和控制速度，减少内部接线和易于日常的维护。
1、选取PLC的确定为了满足以上要求，选定PLC作为整个电气控制系统的核心部分，因为PLC具有可靠性高，运行速度快等优点，通过程序来最终实现对各机械部分的控制，程序易于改写和传送。尤其是当生产工艺发生改变时只需要将所编写的程序进行更改，无需重新布线。降低了以后的维护费用和节省了时间。
2、温度控制部分的确定现有加热部分为料筒外面加包有电加热圈，由温度指示调节仪自动控制，温度的插测由热电偶来完成，当温度到达预先整定值时，热电偶产生一定的电动势，使温度调节仪的灵敏继电器动作，断开加热回路。由于现有的温度控制系统采用的老式温度指示调节仪，所以对温度的控制有很大的误差，且这种控制方式反应灵敏度差。鉴于考虑此问题，将温度控制系统作出改造，温度控制部分采用日本大华千野厂家生产的数字式调节仪，该仪表温度控制准确，误差小，操作方便，可直接显示设定温度和加热温度，并且具有报警功能。控制回路中用固态继电器来代替中间继电器来作为控制输出部分，固态继电器代替中间继电器的优点是固态继电器对温度信号的反应速度更快，准确度更高。固态继电器用数字式调节仪的电压或电流作为输入信号，控制加热的关断和接通。
3、人机界面的确定现有电气控制系统中加工成型制品时，对每次加工中热塑材料的注射时间和保压时间都是通过控制箱中的时间继电器来控制时间的长短的，且每次都需要根据不同的塑料来调节时间继电器设定时间的长短，每次调节都需要打开电气控制箱，这样给操作带来极大的不便，也给操作者的人身安全带来了极大的隐患。根据此种情况结合现场生产，决定用人机界面来取代操作者和时间继电器的通信，利用人机界面与PLC通讯。这样当操作者在生产过程中，根据不同原料设定不同的注射和保压时间时，只需要在触摸屏上对PLC内部辅助继电器的设定时间进行更改，即直接可以在人机界面上方便的输入所要设定的时间。并且人机界面为注射成型机提供了另一种操作方式，操作人员可以通过人机界面直接操作注射机。这样更将整个生产过程简化，降低了操作者的实际工作量。用户可以通过人机界面随时了接、观察并掌握整个控制系统的工作状态，必要时还可以通过人机界面向控制系统发出故障报警，进行人工干预。
五、程序的设计
根据实际生产情况和操作者提出的对生产工艺过程的要求，程序按照点动操作方式和半自动操作方式来设计。其中点动控制程序的设计力求使用最少的编程语句达到工艺的要求，，能够减少对PLC输入点的要求，使程序的编制简单，操作实用。半自动控制程序的设计比较复杂，因为半自动程序中要利用原有点动程序中的输入点，使半自动控制程序的输入点与点动程序的输入点成为并联的关系。在对PLC内部辅助时间继电器的编程中，采用了将内部辅助时间继电器设计为依靠外界输入对通道的改写，而达到设定时间参数的目的。这一点设计满足了人机界面的要求，并且达到了可以使操作人员直接在人机界面上直接更改设定时间。该程序中对各段程序加入了很多互锁语句，因为该设备要求只有当油泵电机启动后才能启动其他工作步骤，如果在程序设计过程中没有考虑到此问题，当有操作人员误操作后，将会对注射机机械部分造成极大的损伤。
所以在编程中设计了各部分互锁语句，这样避免了很多实际生产中容易产生的问题。人机界面的设计遵循了PLC程序的设计，用人机界面设计软件将触摸屏的操作面板根据操作人员所提条件设计出，然后将PLC中的输入点作为触摸屏中读取辅助继电器的读入地址。将PLC的输出地址作为触摸屏输出辅助继电器的写入地址。将触摸屏设计界面中的各指示灯、按钮和时间继电器的各读取地址和写入地址与PLC所设计的程序相对应。将人机界面用通讯电缆与PLC相连接设计出人机界面的程序。人机界面程序中设计中设定了PLC内辅助时间继电器的输入极限值，这样也可以避免操作人员的误操作。并且在人机界面输入点的程序编写中加入了互锁程序。
六、结束语
改造后的控制系统运用目前先进的控制器-PLC和人机界面，运行稳定，控制速度快，维护方便，可靠性高，使用者操作方便，实现了改造的最初要求。
